生物质超薄纳米纤维隔膜调控均质Zn2+通量实现无枝晶水系锌离子电池

本文推荐一种基于传统宣纸（XP）的生物质超薄纳米纤维隔膜，通过其丰富的-OH基团和多孔结构有效调控Zn2+通量，显著提升水系锌离子电池（AZIBs）的循环稳定性（4000小时）和容量保持率（89.7%），为高性能AZIBs提供低成本、可持续解决方案。

　　

结果与讨论（Result and discussion）

如图1a所示，宣纸（XP）原产于中国泾县，传统上由质量比为8:2的檀皮和稻秆混合物制成。值得注意的是，宣纸主要成分为生物质材料，以纤维素、半纤维素和木质素为主。然而木质素易促进植物纤维内的氧化反应，因此在传统宣纸制造过程中，原料需经过特殊处理以优化其电化学适用性。

结论（Conclusion）

本研究提出了一种用于AZIBs的生物质衍生超薄纳米纤维隔膜，由传统中国宣纸制成。凭借其独特的纤维结构和化学特性，宣纸为现有隔膜提供了可持续且经济高效的替代方案。与商业玻璃纤维隔膜相比，宣纸具有更高的机械强度（>13.4 MPa）和一致的厚度控制（～50 μm）。此外，宣纸隔膜在AZIBs中展现出多重优势：其一，其纤维素和半纤维素基质富含羟基（-OH），可选择性结合水合Zn²⁺，将脱溶剂能垒从0.44 eV降至0.34 eV，并将离子电导率提升至2.71 mS cm^?1；其二，纤维衍生的微孔结构有助于均匀分布Zn²⁺离子通量，抑制枝晶形成；最终，这种多尺度离子调控使Zn//Zn对称电池在0.2 mA cm^?2/0.2 mAh cm^?2条件下稳定运行超过4000小时，并让Zn|XP|V₂O₅全电池在1 A g^?1电流密度下循环1400次后仍保持89.7%的容量。